莫建德

（廣東省湛江農(nóng)墾第一機械廠，廣東　湛江　524037）

YWX-20型桅桿式卸蔗機的應用

莫建德

（廣東省湛江農(nóng)墾第一機械廠，廣東湛江524037）

原料甘蔗的卸落是甘蔗制糖企業(yè)壓榨車間重要的工藝過程，其主要作用是在最短的時間內(nèi)將原料蔗卸落并輸送到蔗槽，其目的是既要保證原料蔗的新鮮度以提高產(chǎn)糖率，又要即時全負荷送料以滿足其榨量的要求，提高設備的利用率。桅桿式卸蔗機就是滿足卸蔗要求的主要設備，介紹桅桿式卸蔗機的用途、構(gòu)造特點、技術(shù)性能參數(shù)及采用的技術(shù)和創(chuàng)新點。

桅桿；構(gòu)造特點；卸蔗作業(yè)

1　概述

目前，國內(nèi)甘蔗制糖企業(yè)傳統(tǒng)的卸蔗工藝是在將甘蔗裝上運輸車之前，先在車箱內(nèi)放置好鋼絲繩；甘蔗運送至糖廠后，利用橋式起重機將甘蔗吊起，放置到稱蔗臺上；稱蔗臺將甘蔗輸送到喂蔗臺，再根據(jù)撕裂機喂入量的大小，由喂蔗臺適量喂入。

該工藝流程的不足之處主要有：以日榨4000t制糖企業(yè)為例，一是投資成本高（見表1）。新建一家制糖企業(yè)，用于卸蔗系統(tǒng)的投資達594萬元。二是運行成本、能耗高（見表2）。每個榨季需要使用鋼絲繩3000條左右，每個榨季的鋼絲繩費用約30萬元。三是效率低。每卸一車甘蔗約需10min。四是適應性受限制。不適用于節(jié)段式甘蔗的卸落。五是安全性差。該工藝要求操作工人爬上運蔗車掛鋼絲繩，稱蔗臺上解鋼絲繩，容易發(fā)生人生安全事故。

表1　新建制糖企業(yè)的傳統(tǒng)橋式卸蔗系統(tǒng)投資

表2　傳統(tǒng)橋式卸蔗系統(tǒng)每個榨季的運行成本

國外甘蔗制糖企業(yè)為了減少投資，降低運行成本，提高卸蔗效率，均采用桅桿式卸蔗機卸蔗。為了滿足國內(nèi)外糖廠的需求，YWX-20型桅桿式卸蔗機由我廠自主研發(fā)，是專門為東南亞、非洲糖廠吊卸蔗作業(yè)而設計的糖廠設備。

2　桅桿式卸蔗機的用途

桅桿式卸蔗機是用來卸載16噸拖車上的切短的甘蔗和整根甘蔗。拖車頂部有籃式鉸鏈樞軸，允許它們將甘蔗卸到傾斜喂料臺的背板上，實現(xiàn)起升作業(yè)的專用卸蔗機。該機為油缸液壓式升降機械，在自由端通過帶有滑輪的液壓油缸用鋼絲繩操控吊鉤。油缸能在同一時間內(nèi)分別完成甘蔗起吊、卸蔗程序。設有電動、手動控制操作方式。該卸蔗機的額定起重量為20t，起升高度為11m。目前已在非洲、東南亞糖廠卸蔗作業(yè)。

3　主要構(gòu)造及技術(shù)參數(shù)

桅桿式卸蔗機由桅桿本體、起升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制和操作室等部分組成，結(jié)構(gòu)見圖1。卸蔗機工作見圖2。

圖1　桅桿式卸蔗機結(jié)構(gòu)示意圖

卸蔗油缸固定在桅桿本體上，油缸工作采用PLC控制，活塞向下運動為吊卸蔗，活塞向上運動為卸吊鉤。并由配重裝置使吊鉤返回原起點位置。主要技術(shù)參數(shù)如下。

油缸額定壓力： 250kN

最大起重量：20t

油缸最大推力： 61t

油缸最大拉力： 33.9t

卸蔗升降行程： 11000mm

油缸活塞行程： 6500mm

起升速度：上行：0～50mm/s；下行：0～34mm/s

圖2　桅桿式卸蔗機工作圖

油缸一個工作周期：321s

外形尺寸：6900mm×4300mm×16400mm

桅桿式卸蔗機油缸參數(shù)計算：

液壓缸無桿推力：P1=2.5πD2×0.95ρ=2.5× 3.14×1402×0.95×250=36541750（N）=36.5（t）

液壓缸有桿推力：P2=2.5π（D2-d2）×0.95ρ=2.5× 3.14×（1403-802）×0.95×250=24609（N）=24.6（t）

液壓缸儲油量：V=πD2S/Qx103=3.14×1402× 700/63×103=6.84（L）

活塞伸出時移動速度：V1=40Q/πD2=40× 63/3.14×1402=4100（mm/min）

活塞縮時移動速度：V2=40Q/π（D2-d2）=40× 63/3.14×（1402-802）=6100（mm/min）

4　關(guān)鍵技術(shù)

桅桿式卸蔗機改變現(xiàn)制糖企業(yè)有卸蔗工藝，利用液壓系統(tǒng)升降機構(gòu)，將甘蔗吊起翻側(cè)卸到傾斜喂料臺的背板上，然后由喂蔗輸送機喂入撕裂機進行甘蔗撕裂。卸蔗機目前已在非洲、東南亞糖廠正常運行卸蔗作業(yè)。使用場合比較特殊，要求安全系數(shù)非常高，在卸蔗機設計之初就把卸蔗機能夠更加安全、可靠、穩(wěn)定、簡便的工作運行作為主要的研究課題。因此在設計中采用以下的關(guān)鍵技術(shù)。

第一，結(jié)構(gòu)設計選用了比價簡單明確的受力模型，并采用ANSYS有限元軟件對整機結(jié)構(gòu)進行計算和優(yōu)化，力求使結(jié)構(gòu)受力明確，避免應力集中，結(jié)構(gòu)自重輕，并對結(jié)構(gòu)進行了屈曲穩(wěn)定性分析，計算時不僅考慮了正常工作工況，還考慮了安裝、維修工況。

第二，起升機構(gòu)采用先進的安全保護系統(tǒng)，包括制動器管理、急停保護、超速保護、超程保護、電機保護、載荷承重與力矩保護、恒功率升速給定和大風報警。

第三，卸蔗機設置了詳細的故障檢測分析系統(tǒng)和防誤操作系統(tǒng)，能夠高效快捷的反應卸蔗機的故障情況和避免卸蔗機因誤操作引起的安全事故。

5　使用與分析

YWX-20型桅桿式卸蔗機已有8臺投入非洲、東南亞糖廠卸蔗作業(yè)使用，使用結(jié)果表明，達到設計要求，安全性能高，有效解決小型運蔗車卸蔗困難問題，卸蔗效率高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性好，功率消耗低。以下是桅桿式卸蔗機和橋式卸蔗機的對比分析，如表3、表4、表5。

表3　桅桿式卸蔗機和橋式卸蔗機工藝投資成本對比

如表3所示，節(jié)省投資成本474萬元。

表4　桅桿式卸蔗機和橋式卸蔗機工藝運行情況對比

如表4所示，每個榨季桅桿式卸蔗機不需要另配起吊鋼絲繩（運蔗車自帶籃式鉸鏈）；減少鋼絲繩3000條左右，相對橋式卸蔗機，每天只需24名操作工人，減少操作工人12人；每卸一車甘蔗只需工作時間6min，減少工作時間4min，配套功率18.5kW，少145.5kW。

表5　桅桿式卸蔗機和橋式卸蔗機工藝運行成本對比

如表5所示，節(jié)省運行成本79.2萬元。

綜上所述，用戶新建糖廠采用桅桿式卸蔗機工藝，至少可節(jié)省投資成本474萬元投資；使用新工藝，每個榨季可增收節(jié)資79.2萬元。

桅桿式卸蔗機工藝的優(yōu)點：節(jié)省投資、節(jié)能降耗、節(jié)約成本、工效高、適用性廣、安全性好。

6　小結(jié)

YWX-20型桅桿式卸蔗機通過試驗使用，結(jié)果符合產(chǎn)品企業(yè)標準，完全達到設計要求，可以滿足生產(chǎn)能力4000t/d糖廠生產(chǎn)要求。該機結(jié)構(gòu)設計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，機構(gòu)運行平穩(wěn)，操作方便準確。性能穩(wěn)定可靠，已定型生產(chǎn)。

［1］桅桿式起重機主體金屬塔架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化.蔡珍紅《重慶建筑大學學報》，1996（3）:49-55.

［2］基于PLC摔制的桅桿式起重機.王躍軍、張芳、齊明明《機械管理開發(fā)》，2011（1）200-200.

TS244.2

B

2095-820X（2016）02-04

2016-01-20

莫建德（1961.11.26），民族，漢族，熱作機械高級工程師，主要研究方向：橡膠初加工設備、農(nóng)業(yè)機械、糖機設備，Email：m jd268@163.com。